水致弱化影响下粉煤灰泡沫混凝土充填体性能试验研究

以普通硅酸盐水泥、发泡剂、粉煤灰和外加剂为原料,制备采空区充填材料。通过试验研究,在不同含水率影响下,充填体的强度特性、应力-应变特性和变形特性。研究结果表明:自由水对充填体力学性能弱化较为明显。具体表现为:随含水率增加,制备的充填体试件抗压强度、抗剪强度递减,前期递减幅度较大,后期较小;充填体峰值强度、峰后残余强度以及延性均随含水率增加而递减;随含水率的增加,弹性模量降低幅度较大,泊松比变化幅度较小,剪切模量和体弹性模量均减小,水弱化影响下充填体会产生进一步压缩。

混凝土充填体强度特性试验研究

对不同配比、不同浓度、不同龄期的混凝土充填体在普通建筑材料压力机上进行了无侧限单轴抗压强度试验,根据试验测得单轴抗压强度试验数据,分析了充填体单轴抗压强度随配比、浓度、龄期的变化规律,采用数据拟合的方法,对试验数据进行了回归,作出了不同灰砂比、浓度及龄期条体下试块强度的试验值的拟合曲线,并给出了相应的拟合公式,拟合公式和试验值的拟合效果较好,相关系数达到精度要求,对矿山充填工作及其充填体力学性能分析具有一定的指导意义和借鉴作用。

部分充填钢管混凝土独柱墩的最小混凝土充填率

钢管混凝土独柱墩具有占地面积小、承载能力高和结构耗能能力强等优点,在我国城市高架桥中得以广泛应用,但在高烈度区的应用还缺少相应的抗震设计指导。结合圆形钢管混凝土桥墩充填率的研究现状,根据《城市桥梁抗震设计规范》中提出的2种不同的抗震设计思想(减隔震设计和延性抗震设计),提出了最小混凝土充填率这个抗震设计指标,通过理论分析和实体有限元数值模拟给出相应的实用计算公式并进行验证,为促进部分充填圆形钢管混凝土桥墩在我国高烈度区的应用提供抗震设计参考。

混凝土充填材料在沿空留巷巷旁充填中的试验研究

对沿空留巷巷旁充填混凝土充填材料进行了配比试验,测试不同配比的水泥砂浆与矸石形成的胶结体单轴压缩强度;分析了不同水灰比及加入矸石后材料强度的变化。试验结果表明:试件强度值的变化随着水灰比值的增加而有所降低;含矸试件强度要大于纯水泥砂浆试件强度;随着矸石间隙的减小,充填浆液的流动性受到一定的限制,导致矸石填充效果受到影响,降低矸石充填体的整体强度。

薄煤层下短距离泵送混凝土充填沿空留巷技术研究

根据薄煤层坚硬顶板下沿空留巷矿压显现规律,建立了巷旁支护模型:采用柔性支护理念设计临时空间的顶板,在充填体处留有一定下沉量,避免充填材料由于强度不足而被压坏。通过对比沿空留巷方案确定:采用矸石带与短距离单体支柱支护初期顶板,并将其作为混凝土充填的内侧模板,将混凝土搅拌机放置在井下的轨道巷内,极大地简化了充填系统。实践表明,泉上煤矿16701炮采工作面沿空留巷时,在井下搅拌混凝土后直接泵送至工作面,沿空留巷效果较好,基本满足下一工作面的生产需要。

某磷矿碎石混凝土充填材料配比试验研究

针对某磷矿采用混凝土胶结充填替换掉不稳定矿柱处理空区的方案,开展了碎石混凝土充填材料配比试验研究。针对影响充填材料强度的因素,以碎石和棒磨砂作为充填骨料,试验采用正交试验的方法进行设计,并对试验结果采用DPS数据处理软件对充填体7d及28d试验结果进行非线性规划,采用二次多项式逐步回归方法,可得到单轴抗压强度与料浆浓度、砂灰比和砂石比的关系式。最终确定充填材料配比参数为砂浆浓度78%、砂灰比为2、砂石比为4∶6。该配合比混凝土充填体28d单轴抗压强度可达到14MPa,7d单轴抗压强度可达到8MPa,满足采矿工艺对充填体的强度要求。

下向式整体框架混凝土充填采矿法试验研究

F21断层破碎带中的铅锌矿体稳定性差,在没有形成有效的充填系统时,研究采用混凝土作 为充填料进行充填以维护顶板及边帮的稳定性;利用充气芯作框架预留通风、人行、爆破空间;通过 环境再造,自上而下分层回采。试验研究表明,下向式整体框架混凝土充填采矿法可以确保回采的 安全。

柔模袋混凝土充填工艺在沿空留巷中的应用

为提高沙曲一矿优质煤炭资源产出量和改善高瓦斯煤层工作面通风方式,在矿井4306工作面轨道巷实验实施了采用柔模袋混凝土充填的沿空留巷技术,达到了预期的效果,成果可在矿井其他工作面进一步推广。

井下泵送混凝土充填工艺配比参数试验研究

兴发集团兴隆矿利用废石破碎成-10mm且具有连续级配的碎渣作为充填骨料,采用泵送混凝土充填工艺,经充填料浆流动性试验及强度配比试验确定,其充填浓度为82%、砂灰比为4时,能够满足泵压输送及回采强度的要求。

充填式钢箱-混凝土组合梁抗裂性能研究

为研究充填式钢箱-混凝土组合梁抗裂性能,对2片部分充填混凝土和1片全截面充填混凝土的钢箱组合梁进行静载试验。观察梁的裂缝形成过程,统计裂缝发展数量,得到荷载-裂缝宽度曲线、荷载-挠度曲线等相关试验数据。试验表明:配筋率越高,则其控制裂缝的宽度相对越小,裂缝数量相对越多,裂缝扩展速率越缓慢。部分充填式比全截面充填式钢箱组合梁的变形更小、刚度更大,在实际工程设计中,合理控制混凝土填充高度,有利于发挥材料的受力性能。

充填混凝土超前支护在三四沟水电站隧洞塌方处理中的应用

以三四沟水电站隧洞塌方处理方案为例,阐述了利用塌方渣体作为支撑、采用泵送混凝土对隧洞塌方空腔进行一定厚度充填的方式以减小塌方腔体、约束塌体周边围岩变形并在隧洞上部形成封闭,最终起到超前支护的作用,进而为保证隧洞内塌方体的处理及后续隧洞的支护工作提供安全操作空间,所取得的经验可为类似隧洞塌方处理方案的选择借鉴。

空隙岩体与溶洞充填混凝土竖向变形特性对比试验研究

岩溶区空隙岩基和溶洞充填混凝土的变形特性直接影响索塔和锚碇的内部应力与安全使用。澧水特大悬索桥进行的30次岩基载荷试验结果表明,未注浆岩体在加压段,压力p与沉降s曲线呈直线型、上凸型、镰刀型和上凹型,以上凹型为主;注浆岩体在加压段,p-s曲线呈镰刀型和上凹型,以镰刀型为主;空隙岩体回弹段,卸压后到最后1～2级,变形几乎没有恢复,压力全部卸除后,变形才会明显减小;空隙岩体的再压缩曲线均为上凹形,总是处于压缩曲线的下方,具有记忆效应,再回弹曲线总是处于回弹曲线的下方,与回弹曲线近似平行;溶洞充填混凝土的压缩曲线呈镰刀型,再压缩曲线呈上凹型,回弹和再回弹曲线在压力全部卸除前近似平行且水平,再压缩、再回弹曲线的变形残余率较小;水泥浆液能有效充填较大空隙和溶洞,不能进入岩体闭合微裂隙中;现行规范关于终载压力的前级荷载的1/3作为空隙岩基承载力是可行的,对应于p-s曲线上起始直线段的终点为比例界限的规定可能不适应于空隙岩体;不同压力作用下的空隙岩体变形模量是变化的。研究结果可为评价注浆效果、设计优化和施工监控提供依据。

高速铁路板式无砟轨道充填层混凝土收缩变形特性研究

为探明高速铁路板式无砟轨道充填层混凝土的收缩变形规律，开展了充填层混凝土收缩变形影响因素试验研究。结果表明：早期保湿养护对降低充填层混凝土干缩变形作用明显，比未进行保湿养护自密实混凝土的干缩变形降低15％左右；细骨料细度模数对充填层混凝土干缩变形影响较小；粗骨料最大粒径对充填层混凝土自身收缩变形的影响比干燥收缩大，粗骨料最大粒径由20mm降低至10mm，自身收缩变形值增大5％～25％；胶凝材料用量对充填层混凝土干缩变形和自身收缩变形影响显著，胶凝材料用量每增加20kg，混凝土干缩变形值和自身收缩变形值均增大10％～20％；充填层混凝土早期（90d）自身收缩变形占干缩变形的50％，而长期（210d）则能占干缩变形总量的74％左右。

部分充填混凝土钢箱连续梁抗弯性能研究

为研究部分充填混凝土钢箱连续梁抗弯性能,对2个两跨部分充填混凝土钢箱连续梁和1个空钢箱连续梁试件进行了静力试验研究,获得了试验梁变形发展、截面应变发展、破坏特征等方面试验数据.试验结果表明,部分充填混凝土连续钢箱试验梁的极限承载力是钢箱连续试验梁的1.9倍,延性也增加了大约5倍.提出了部分充填混凝土钢箱连续梁截面抗弯强度计算公式,计算结果与试验结果吻合良好.利用计算公式对连续梁截面强度影响的主要参数进行了分析,表明增大受拉区钢箱翼板厚度,对于提高梁的抗弯承载能力效率最高.

板式轨道充填层自密实混凝土的动态力学特性

为掌握高速铁路CRTSⅢ型板式无砟轨道充填层自密实混凝土(SCC)在高速列车等动载作用下的力学特性,采用Ф75mm分离式霍普金森压杆(SHPB)试验方法,研究充填层SCC在10~100 s^(-1)条件下的动态力学性能,并基于应变等价性假说和统计损伤理论建立充填层SCC动态本构模型。研究结果表明:随着应变率增加,SCC的破碎程度增大;SCC的峰值强度、峰值应变和比能量吸收均随应变率的增大而增大,表现出明显的应变率敏感性,且其应变率敏感性大于普通混凝土;建立的动态本构模型可用来描述SCC在相应应变率下的应力应变关系。

部分充填钢箱—混凝土组合梁变形计算

为研究组合梁负弯矩区的滑移及变形进行了3片不同抗剪连接度的部分充填式钢箱—混凝土组合简支梁试验,观测了在对称集中荷载作用下交界面的相对滑移分布规律和挠度的试验结果。试验结果表明,随着抗剪连接度的增加,滑移逐渐减小且基本上以跨中为对称点沿梁对称分布。建立了考虑滑移效应的组合梁受力模型,推导出部分充填式钢箱—混凝土组合简支梁交界面的滑移微分方程,针对钢结构设计规范运用刚度折减法计算挠度出现的问题,建议采用有效刚度法,同时将计算结果与试验结果进行了对比分析。对比结果表明,在弹性阶段滑移理论计算值和实测值具有很好的拟合性,弹性阶段以后有一定的误差,有效刚度法计算得到的挠度可以准确描述组合梁的变形。

早龄期充填混凝土力学行为超声波表征

为研究早龄期巷旁充填混凝土损伤破坏超声波预测方法,制备了7,14,21,28 d等4种早龄期充填混凝土试件,采用扫描电镜观测其微观形貌,并进行单轴压缩力学特性测试,分析了充填混凝土损伤累积过程中连续超声波参数变化规律。试验结果表明:随着龄期增长,充填混凝土试件内部结构逐渐致密,使得混凝土单轴抗压强度、弹性模量呈非线性递增,泊松比呈非线性递减,超声波波速、主频幅值呈递增关系;主频幅值表现出与试件裂隙扩展有很高的相关性,根据主频幅值极值点确定了裂隙闭合应力点σ'cc及损伤应力点σ'cd,并依据特征应力点划分了裂隙发育的3个阶段,可以将主频幅值的极大值点作为充填混凝土失稳破坏的前兆信息,为巷旁充填混凝土承载性能超声波预测提供了理论基础。

矸石混凝土间隔充填采煤方法研究

随着煤炭资源在王庄矿区日益枯竭,对"三下"压煤的回收势在必行。本文根据王庄矿煤层赋存条件和当地充填材料的来源,经研究决定在旺格维利采煤方法的基础上进行矸石混凝土间隔充填技术控制地面的下沉,为以后"三下"压煤的回收提供借鉴。

部分充填混凝土窄幅钢箱组合梁抗裂性能研究

为了研究充填混凝土窄幅钢箱连续组合梁负弯矩区的弯曲性能,以及栓钉间距、配筋率对连续组合梁负弯矩区混凝土翼板抗裂性能、裂缝开展和宽度的影响,完成3根反向加载的简支组合梁的静力加载试验;考虑翼板混凝土收缩应力的影响,推导出连续组合梁负弯矩区翼板开裂弯矩理论计算公式。试验结果表明,在较低荷载下连续组合梁翼板负弯矩区就会开裂,而发生明显的内力重分布;箍筋间距对裂缝间距有一定的影响,且剪力连接程度和配筋率对连续组合梁负弯矩区裂缝发展以及宽度的影响较明显,适当增加配筋率可以减小组合梁负弯矩区翼板最大裂缝宽度。通过求解组合梁负弯矩区的开裂弯矩,考虑收缩应力的影响能够更准确的控制混凝土的开裂,并对计算值与试验值进行比较,证明这种理论计算式是可行的。

部分充填混凝土连续组合梁桥支座处截面极限强度的塑性理论分析

部分充填混凝土窄幅钢箱连续组合梁桥是钢箱-混凝土组合梁与矩形钢管混凝土结构结合的一种新型组合结构梁桥.基于一般钢箱-混凝土连续组合梁桥中支座负弯矩区因混凝土翼板开裂而导致抗弯强度、局部稳定性不足的特点,提出了一种部分充填混凝土窄幅钢箱连续组合梁桥,并对其中支座负弯矩区的正截面强度和支座截面抗剪性能进行了塑性理论分析.